(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、長さＮ（Ｎ≧Ｍ）の符号系列に基づいて、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させる駆動部と、
前記第１線形和出力と前記第２線形和出力との差分を増幅する差動増幅器と、
前記第１静電容量の容量値と前記第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするタッチパネルコントローラ。
【請求項２】
前記ライン依存性は、センスライン依存性とドライブライン依存性とを含み、
前記補正手段は、前記駆動部が前記Ｍ本のドライブラインに前記符号系列に基づいて同一の電圧を印加する電圧パターンにより駆動するときに、前記センスライン依存性を補正する請求項１記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項３】
前記ライン依存性は、センスライン依存性とドライブライン依存性とを含み、
前記補正手段は、前記ドライブライン依存性に対応する電圧パターンを前記ドライブラインに印加して駆動したときに、前記ドライブライン依存性を補正する請求項１記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項４】
前記補正手段は、前記駆動部が前記符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインのうちの奇数本目のドライブラインに第１電圧を印加し、偶数本目のドライブラインに前記第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加する電圧パターンにより駆動したときに、前記ドライブライン依存性を補正する請求項３記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項５】
前記補正手段は、［ｘ］をｘの整数部としたときに、前記駆動部が前記符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインのうちの１本目から［Ｍ／２］本目のドライブラインに第１電圧を印加し、［Ｍ／２］＋１本目からＭ本目のドライブラインに前記第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加する電圧パターンにより駆動したときに、前記ドライブライン依存性を補正する請求項３記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項６】
前記補正手段は、前記ライン依存性を相殺する相殺手段を含む請求項１記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項７】
前記相殺手段は、前記第１静電容量の容量値と前記第２静電容量の容量値との容量差を補正するために前記差動増幅器に結合された補正回路を含む請求項６記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項８】
前記補正回路は、補正電圧が印加される積分容量を含み、
前記相殺手段は、前記積分容量の容量値を離散的に変化させる請求項７記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項９】
前記補正回路は、補正電圧が印加される積分容量を含み、
前記相殺手段は、前記補正電圧を離散的に変化させる請求項７記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項１０】
前記補正手段は、前記第１線形和出力と前記第２線形和出力とによる前記差動増幅器の飽和を防止する飽和防止手段を含む請求項１記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項１１】
前記差動増幅器は、前記差分を増幅するための第１の利得と、前記第１の利得よりも小さい第２の利得とを有しており、
前記飽和防止手段は、前記ライン依存性を補正するために、前記第２の利得に切替える請求項１０記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項１２】
前記飽和防止手段は、前記ライン依存性を補正するために、当該ドライブラインに印加する電圧を下げる請求項１０記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項１３】
前記飽和防止手段は、前記ライン依存性を補正するために、前記Ｍ本のドライブラインを分割して駆動する請求項１０記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項１４】
前記飽和防止手段は、前記ライン依存性を補正するために、前記Ｍ本のドライブラインのうちの一部を駆動する請求項１０記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項１５】
前記ライン依存性は、センスライン依存性とドライブライン依存性とを含み、
前記飽和防止手段は、前記センスライン依存性を補正するために、前記センスライン依存性に対応する電圧パターンを排除した電圧パターンにより前記Ｍ本のドライブラインを駆動し、
前記飽和防止手段は、前記ドライブライン依存性を補正するために、前記ドライブライン依存性に対応する電圧パターンを排除した電圧パターンにより前記Ｍ本のドライブラインを駆動し、
前記センスライン依存性に対応する電圧パターンは、前記Ｍ本のドライブラインに同一の電圧を印加する電圧パターンであり、
前記符号系列の要素は、＋１と−１とのいずれかであり、
前記符号系列の要素が＋１の場合は＋Ｖボルトを前記ドライブラインに印加し、−１の場合は−Ｖボルトを前記ドライブラインに印加し、
前記ドライブライン依存性に対応する電圧パターンは、前記Ｍ本のドライブラインのうちの奇数本目のドライブラインに第１電圧を印加し、偶数本目のドライブラインに前記第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加する電圧パターンと、
［ｘ］をｘの整数部としたときに、前記駆動部が前記Ｍ本のドライブラインのうちの１本目から［Ｍ／２］本目のドライブラインに前記第１電圧を印加し、［Ｍ／２］＋１本目からＭ本目のドライブラインに前記第２電圧を印加する電圧パターンとを含む請求項１０記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項１６】
前記補正手段は、前記タッチパネルコントローラのキャリブレーション時に前記差動増幅器の出力レベルを観測した観測結果に基づいて実動作時に前記ライン依存性を補正する請求項１記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項１７】
前記符号系列は、直交符号系列である請求項１記載のタッチパネルコントローラ。
【請求項１８】
請求項１記載のタッチパネルコントローラと、
前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルと、
前記タッチパネルに重ねられているか、前記タッチパネルを内蔵した表示パネルとを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のドライブラインを並列駆動して、マトリックス状に構成された静電容量の容量値を推定または検出するタッチパネルコントローラ、及びこれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリックス状に分布した静電容量値を検出する装置、例えば、Ｍ本のドライブラインとＬ本のセンスラインとの間に形成される静電容量行列の静電容量値の分布を検出する容量検出装置が、特許文献１に開示されている。この容量検出装置は、指やペンでタッチパネルに触れると、触れられた静電容量の容量値が変化するので、容量値の変化を検出して、指やペンのタッチを検出する。
【０００３】
図２３は、従来のタッチパネルシステム９１の構成を示す模式図である。図２４は、タッチパネルシステム９１の駆動方法を説明するための図である。タッチパネルシステム９１は、タッチパネル９２を備えている。タッチパネル９２は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４と、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４と、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４とセンスラインＳＬ１〜ＳＬ４とが交差する位置に配置された静電容量Ｃ１１〜Ｃ４４とを有している。
【０００４】
タッチパネルシステム９１には、駆動部９４が設けられている。駆動部９４は、図２４の式３に示される４行４列の符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動する。符号行列の要素が「１」であれば、駆動部９４は電圧Ｖdriveを印加し、要素が「０」であれば、ゼロボルトを印加する。
【０００５】
タッチパネルシステム９１は、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４にそれぞれ対応する位置に配置された４個の増幅器９８を有している。増幅器９８は、駆動部９４により駆動されたセンスラインに沿った静電容量の線形和Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を受け取って増幅する。
【０００６】
例えば、上記４行４列の符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、駆動部９４はドライブラインＤＬ１に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２〜ＤＬ４にゼロボルトを印加する。すると、例えば、図２４の式１で示される静電容量Ｃ３１に対応するセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ１が増幅器９８から出力される。
【０００７】
そして、２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ２に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ１、ＤＬ３、ＤＬ４にゼロボルトを印加する。すると、図２４の式２で示される静電容量Ｃ３２に対応するセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ２が増幅器９８から出力される。
【０００８】
次に、３回目の駆動では、ドライブラインＤＬ３に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインにゼロボルトを印加する。その後、４回目の駆動では、ドライブラインＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインにゼロボルトを印加する。
【０００９】
そうすると、図２４の式３及び式４に示すように、測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４そのものが、それぞれ静電容量値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と関連付けられる。なお、図２４の式３〜式４においては、表記の簡単化のため、測定値Ｙ１〜Ｙ４について、係数（−Ｖdrive／Ｃint）を省略して記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４３８７７７３号明細書（２００５年６月１６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した図２３及び図２４に示す構成では、１回の測定で１本のドライブラインと交差する容量データしか取得できないため、ノイズ成分が大きく、静電容量の容量変化を正しく検出するには、同様のセンシング動作を複数回繰り返して平均化処理を行う必要があり、処理速度を上げにくいという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、より少ないセンシング動作で静電容量の容量変化を正しく検出することができるタッチパネルコントローラ、及びこれを用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るタッチパネルコントローラは、Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、長さＮ（Ｎ≧Ｍ）の符号系列に基づいて、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させる駆動部と、前記第１線形和出力と前記第２線形和出力との差分を増幅する差動増幅器と、前記第１静電容量の容量値と前記第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本明細書において「ライン依存性」とは、ドライブラインとセンスラインとの間に形成される静電容量の容量値や配線を含む寄生成分の容量値が、本来は互いに等しい容量値になることを狙って製造されるが、実際は製造プロセスの影響により、センスラインに依存して異なる値となる傾向、またはドライブラインに依存して異なる値となる傾向を示す現象をいうものとする。
【００１５】
上記特徴によれば、Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、長さＮ（Ｎ≧Ｍ）の符号系列に基づいて、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させ、この第１線形和出力と第２線形和出力との差分を増幅する際に、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正するので、第１静電容量及び第２静電容量が、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
【００１６】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記ライン依存性は、センスライン依存性とドライブライン依存性とを含み、前記補正手段は、前記駆動部が前記Ｍ本のドライブラインに前記符号系列に基づいて同一の電圧を印加する電圧パターンにより駆動するときに、前記センスライン依存性を補正することが好ましい。
【００１７】
第１及び第２静電容量にセンスライン依存性があると、Ｍ本のドライブラインに前記符号系列に基づいて同一の電圧を印加したときに、第１及び第２線形和出力の差分を増幅する差動増幅器の出力が著しく増大して振り切れやすいからである。例えば、シルベスター法によるアダマール行列では、１回目からＮ回目の駆動のうちの最初の駆動において同一の電圧が印加され、出力が著しく増大して振り切れやすくなる。
【００１８】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記ライン依存性は、センスライン依存性とドライブライン依存性とを含み、前記補正手段は、前記ドライブライン依存性に対応する電圧パターンを前記ドライブラインに印加して駆動したときに、前記ドライブライン依存性を補正することが好ましい。
【００１９】
第１及び第２静電容量にドライブライン依存性があると、Ｍ本のドライブラインにドライブライン依存性に対応する電圧を印加したときに、第１及び第２線形和出力の差分を増幅する差動増幅器の出力が著しく増大して振り切れやすいからである。
【００２０】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記補正手段は、前記駆動部が前記符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインのうちの奇数本目のドライブラインに第１電圧を印加し、偶数本目のドライブラインに前記第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加する電圧パターンにより駆動したときに、前記ライン依存性を補正することが好ましい。
【００２１】
第１及び第２静電容量にドライブラインの奇数本目と偶数本目とに依存する容量依存性があると、符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインのうちの奇数本目のドライブラインに第１電圧を印加し、偶数本目のドライブラインに前記第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加して駆動したときに、差動増幅器の出力が著しく増大して振り切れやすくなるからである。例えば、シルベスター法によるアダマール行列では、１回目からＮ回目の駆動のうちの２回目の駆動において、奇数本目のドライブラインに第１電圧が印加され、偶数本目のドライブラインに第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧が印加され、出力が著しく増大して振り切れやすくなる。
【００２２】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記補正手段は、［ｘ］をｘの整数部としたときに、前記駆動部が前記符号系列に基づいて前記Ｍ本のドライブラインのうちの１本目から［Ｍ／２］本目のドライブラインに第１電圧を印加し、［Ｍ／２］＋１本目からＭ本目のドライブラインに前記第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加する電圧パターンにより駆動したときに、前記ドライブライン依存性を補正することが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、右(または下)半分、左(または上)半分にドライブライン依存性がある場合のドライブライン依存性を補正することができる。
【００２４】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記補正手段は、前記ライン依存性を相殺する相殺手段を含むことが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、ライン依存性による容量差を相殺するので、第１静電容量及び第２静電容量が、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
【００２６】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記相殺手段は、前記第１静電容量の容量値と前記第２静電容量の容量値との容量差を補正するために前記差動増幅器に結合された補正回路を含むことが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、補正回路により、前記第１静電容量の容量値と前記第２静電容量の容量値との容量差が補正され、差動増幅器に入力されないので、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
【００２８】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記補正回路は、補正電圧が印加される積分容量を含み、前記相殺手段は、前記積分容量の容量値を離散的に変化させることが好ましい。
【００２９】
上記構成により、積分容量の容量値を離散的に変化させることにより、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値との容量差が補正され、差動増幅器に入力されないので、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
【００３０】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記補正回路は、補正電圧が印加される積分容量を含み、前記相殺手段は、前記補正電圧を離散的に変化させることが好ましい。
【００３１】
上記構成により、補正電圧が離散的に変化し、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値との容量差が補正され、差動増幅器に入力されないので、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
【００３２】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記補正手段は、前記第１線形和出力と前記第２線形和出力とによる前記差動増幅器の飽和を防止する飽和防止手段を含むことが好ましい。
【００３３】
上記構成により、第１及び第２線形和出力の差分を増幅する差動増幅器の飽和が防止されるので、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
【００３４】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記差動増幅器は、前記差分を増幅するための第１の利得と、前記第１の利得よりも小さい第２の利得とを有しており、前記飽和防止手段は、前記ライン依存性を補正するために、前記第２の利得に切替えることが好ましい。
【００３５】
上記構成により、差動増幅器の利得が減少するので、差動増幅器の飽和を防止することができ、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
【００３６】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記飽和防止手段は、前記ライン依存性を補正するために、当該ドライブラインに印加する電圧を下げることが好ましい。
【００３７】
上記構成により、ドライブ電圧が減少するので、差動増幅器の飽和を防止することができ、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
【００３８】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記飽和防止手段は、前記ライン依存性を補正するために、前記Ｍ本のドライブラインを分割して駆動することが好ましい。
【００３９】
上記構成により、Ｍ本のドライブラインを分割して駆動するので、差動増幅器の飽和を防止することができ、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができる。
【００４０】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記飽和防止手段は、前記ライン依存性を補正するために、前記Ｍ本のドライブラインのうちの一部を駆動することが好ましい。
【００４１】
上記構成により、ドライブラインのうちの一部を駆動するので、駆動するドライブライン数が削減され、差動増幅器の飽和を防止することができる。
【００４２】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記ライン依存性は、センスライン依存性とドライブライン依存性とを含み、前記飽和防止手段は、前記センスライン依存性を補正するために、前記センスライン依存性に対応する電圧パターンを排除した電圧パターンにより前記Ｍ本のドライブラインを駆動し、前記飽和防止手段は、前記ドライブライン依存性を補正するために、前記ドライブライン依存性に対応する電圧パターンを排除した電圧パターンにより前記Ｍ本のドライブラインを駆動し、前記センスライン依存性に対応する電圧パターンは、前記Ｍ本のドライブラインに同一の電圧を印加する電圧パターンであり、前記符号系列の要素は、＋１と−１とのいずれかであり、前記符号系列の要素が＋１の場合は＋Ｖボルトを前記ドライブラインに印加し、−１の場合は−Ｖボルトを前記ドライブラインに印加し、前記ドライブライン依存性に対応する電圧パターンは、前記Ｍ本のドライブラインのうちの奇数本目のドライブラインに第１電圧を印加し、偶数本目のドライブラインに前記第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加する電圧パターンと、［ｘ］をｘの整数部としたときに、前記駆動部が前記Ｍ本のドライブラインのうちの１本目から［Ｍ／２］本目のドライブラインに前記第１電圧を印加し、［Ｍ／２］＋１本目からＭ本目のドライブラインに前記第２電圧を印加する電圧パターンとを含むことが好ましい。
【００４３】
上記構成により、前記ライン依存性に対応する電圧パターンを排除した電圧パターンにより前記Ｍ本のドライブラインを駆動するので、差動増幅器が飽和する電圧印加パターンを使用せずに駆動することができ、差動増幅器の飽和を防止することができる。
【００４４】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記補正手段は、前記タッチパネルコントローラのキャリブレーション時に前記差動増幅器の出力レベルを観測した観測結果に基づいて実動作時に前記ライン依存性を補正することが好ましい。
【００４５】
上記構成により、タッチパネルコントローラのキャリブレーション時に差動増幅器の出力レベルを観測し、観測結果に基づいて実動作時に前記ライン依存性を補正するので、１台１台のタッチパネルコントローラの第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値とのライン依存性の態様に応じて補正することができる。
【００４６】
本発明に係るタッチパネルコントローラでは、前記符号系列は、直交符号系列であることが好ましい。
【００４７】
上記構成により、Ｍ系列に基づく符号系列によって駆動するよりもＳＮ比が大きくなる利点が得られる。
【００４８】
本発明に係る電子機器は、本発明に係るタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラにより制御されるタッチパネルと、前記タッチパネルに重ねられているか、前記タッチパネルを内蔵した表示パネルとを備えたことを特徴とする。
【００４９】
この特徴によれば、Ｍ本のドライブラインと１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第１静電容量及び、前記Ｍ本のドライブラインと前記１本のセンスラインに隣接する他の１本のセンスラインとの間にそれぞれ形成される複数の第２静電容量に対して、長さＮ（Ｎ≧Ｍ）の符号系列に基づいて、前記Ｍ本のドライブラインを駆動して、前記複数の第１静電容量からの第１線形和出力を前記１本のセンスラインから出力させ、及び、前記複数の第２静電容量からの第２線形和出力を前記他の１本のセンスラインから出力させ、この第１線形和出力と第２線形和出力との差分を増幅する際に、第１静電容量の容量値と第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正するので、第１静電容量及び第２静電容量が、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化を正しく検出することができるタッチパネルコントローラを備えた電子機器を得ることができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明に係るタッチパネルコントローラは、前記第１静電容量の容量値と前記第２静電容量の容量値とのライン依存性を補正する補正手段を設けたので、第１静電容量及び第２静電容量が、製造プロセスの影響により、ラインに依存して異なる容量値に製造されていても、タッチされた第１静電容量及び第２静電容量の容量変化をより少ないセンシング動作で正しく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施の形態の前提となるタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図２】上記タッチパネルシステムを直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示す図である。
【図３】直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図であり、（ａ）は直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示し、（ｂ）は１ドライブラインごとに駆動して容量を求めるための数式を示す。
【図４】直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図である。
【図５】直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図である。
【図６】実施の形態の前提となる他のタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図７】上記タッチパネルシステムの課題を説明するためのグラフである。
【図８】実施の形態１に係るタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図９】上記タッチパネルシステムのＳＮ比を説明するための図である。
【図１０】上記タッチパネルシステムを駆動するためのＭ系列符号を示す図である。
【図１１】上記Ｍ系列符号で駆動した場合に復号するための復号行列を示す図である。
【図１２】測定値と上記復号行列との内積をとった結果を示す図である。
【図１３】実施の形態２に係るタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図１４】実施の形態３に係るタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図１５】上記タッチパネルシステムのＳＮ比を説明するための図である。
【図１６】実施の形態４に係るタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図１７】上記タッチパネルシステムのＳＮ比を説明するための図である。
【図１８】実施の形態４に係る他のタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図１９】上記タッチパネルシステムのＳＮ比を説明するための図である。
【図２０】実施の形態５に係るタッチパネルシステムを駆動するための符号系列を説明するための図であり、（ａ）は従来の駆動方法を示し、（ｂ）は実施の形態５に係る駆動方法を示す。
【図２１】実施の形態６に係るタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図２２】実施の形態７に係るタッチパネルシステムを備えた携帯電話の構成を示すブロック図である。
【図２３】従来のタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図２４】上記タッチパネルシステムの駆動方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明者らは、先願の特許出願（特願２０１１−０２２０２２号、出願日：平成２３年２月９日、優先日：平成２２年１１月１２日）において、複数のドライブラインを並列駆動して容量を推定するタッチパネルシステムを提案しており、本実施の形態は、この提案されたタッチパネルシステムを前提としている。よって、まず、本実施の形態の前提として上記先願で提案したタッチパネルシステムを説明し、その後、本実施の形態に係る種々のタッチパネルシステムを説明することとする。
【００５３】
（本実施の形態の前提）
（直交符号系列による駆動）
図１は、実施の形態の前提となるタッチパネルシステム５１の構成を示す模式図である。図２は、タッチパネルシステム５１を直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示す図である。タッチパネルシステム５１は、タッチパネル５２とタッチパネルコントローラ５３とを備えている。タッチパネル５２は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４と、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４と、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４とセンスラインＳＬ１〜ＳＬ４とが交差する位置に配置された静電容量Ｃ１１〜Ｃ４４とを有している。
【００５４】
タッチパネルコントローラ５３には、駆動部５４が設けられている。駆動部５４は、図２の式７に示される４行４列の直交符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動する。直交符号系列の要素は、「１」と「−１」とのいずれかであり。要素が「１」であれば、駆動部５４は電圧Ｖdriveを印加し、要素が「−１」であれば、−Ｖdriveを印加する。ここで、電圧Ｖdriveは、電源電圧でもよいが、電源電圧以外の電圧であってもよい。
【００５５】
本明細書において、「直交符号系列」とは、符号長Ｎの符合系列ｄｉ＝（ｄｉ１、ｄｉ２、…、ｄｉＮ）（ｉ＝１、…、Ｍ）が、下記に示す条件を満足することをいうものとする。
【００５６】
【数１】
0005231605.tif 000002
【００５７】
「直交符号系列」の例としては、シルベスター（sylvester）法によって生成されるアダマール（Hadamard）行列が挙げられる。
【００５８】
シルベスター法によるアダマール行列は、基本的な構造として、２行×２列の基本単位を作る。この基本単位の右上、左上、及び左下のビットは同一であり、右下はこれらのビット反転となっている。
【００５９】
次に、前述した２×２の基本要素を、右上、左上、右下、及び左下にブロックとして４つ合成して、４行×４列のビット配列の符号を作る。ここで、２×２の基本単位の作成と同様に、右下のブロックはビット反転となる。同様な手順で、８行×８列、１６行×１６列のビット配列の符号を生成する。これらの行列は、前述した本発明の「直交符号系列」の定義を満足する。図２に示される４行×４列の直交符号系列は、シルベスター法による４行×４列のアダマール行列である。
【００６０】
ここで、アダマール（Hadamard）行列とは、要素が１または−１のいずれかであり、かつ各行が互いに直交であるような正方行列をいう。すなわち、アダマール行列の任意の２つの行は、互いに垂直なベクトルを表す。
【００６１】
本発明に係る「直交符号系列」は、Ｍ次のアダマール行列から任意にＮ行取り出した行列を使用することができる（ここで、Ｎ≦Ｍである）。以下に述べるように、シルベスター法以外の方法によるアダマール行列も本発明に適用することができる。
【００６２】
シルベスター法によるＮ次のアダマール行列は、Ｍ＝２のべき乗になるが、Ｍが４の倍数であれば、アダマール行列は存在するという予想が存在し、例えば、Ｍ＝１２のとき、及び、Ｍ＝２０のときにアダマール行列が存在する。これらのシルベスター法以外の方法によるアダマール行列も、本実施の形態に係る直交符号系列として使用することができる。
【００６３】
タッチパネルシステム５１は、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４にそれぞれ対応する位置に配置された４個の増幅器５８を有している。増幅器５８は、駆動部５４により駆動された静電容量のセンスラインに沿った線形和Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を受け取って増幅する。
【００６４】
例えば、上記４行×４列の直交符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、駆動部５４はすべてのドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加する。すると、例えば、下記の式５で示されるセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ１が増幅器５８から出力される。そして、２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ３に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ４に−Ｖdriveを印加する。すると、下記の式６で示されるセンスラインＳＬ３からの測定値Ｙ２が増幅器５８から出力される。
【００６５】
【数２】
0005231605.tif 000003
【００６６】
次に、３回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ２に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ３及びＤＬ４に−Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３からの測定値Ｙ３が増幅器５８から出力される。その後、４回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ３に−Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３からの測定値Ｙ４が増幅器５８から出力される。
【００６７】
ここで、図１に示す静電容量Ｃ３１〜Ｃ３４は、図２の式７〜式９においては、説明の簡単のため、Ｃ１〜Ｃ４により示している。また、図２及び図３（ａ）の式７〜式９、図３（ｂ）の式１０及び式１１においては、表記の簡単化のため、測定値Ｙ１〜Ｙ４について、係数（−Ｖdrive／Ｃint）を省略して記載している。後述する図１４の式３７〜式３９、図１６の式４６〜式４８、図１７の式５３〜式５８についても同様である。
【００６８】
そして、図２の式８に示すように、測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４と直交符号系列との内積をとることにより、式９に示すように、静電容量Ｃ１〜Ｃ４を推定することができる。
【００６９】
（直交符号系列による駆動が有利な理由）
図３は、直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図であり、（ａ）は直交符号系列で駆動して容量を推定するための数式を示し、（ｂ）は１ドライブラインごとに駆動して容量を求めるための数式を示す。図４及び図５は、直交符号系列による全ドライブライン駆動が有利な理由を説明するための図である。
【００７０】
説明の簡単化のため、差動増幅器を用いて容量差を検出する方式ではなく、各センスラインごとに増幅器を配置するシングルモードでの動作を考える。図４に示すように、例えば、静電容量Ｃ１＝２．０ｐＦ、Ｃ２＝１．９ｐＦ、Ｃ３＝２．２ｐＦ、Ｃ４＝２．１ｐＦである場合、図２０、図２１で前述した従来の１ドライブラインごとにＶｄｒｉｖｅ［Ｖ］で駆動する方式では、線形和出力の測定値Ｙ１〜Ｙ４は、式１２に示すように、１．９〜２．２ｐ／Ｃｉｎｔ×Ｖｄｒｉｖｅとなる。
【００７１】
一方、図１、図２で前述した直交符号系列にて、全ドライブラインを駆動する方式では、式１３に示すように、線形和出力の測定値Ｙ１は、−８．２ｐ／Ｃｉｎｔ×Ｖｄｒｉｖｅとなり、測定値Ｙ２〜Ｙ４は、＋０．４〜−０．２ｐ／Ｃｉｎｔ×Ｖｄｒｉｖｅとなる。
【００７２】
測定値Ｙ２〜Ｙ４については、直交符号系列による駆動方式の方が信号成分は小さい。直交符号系列の要素がすべて「１」である測定値Ｙ１の出力は大きくなるので、ダイナミックレンジを大きくとる必要があるが、差動増幅器により容量差を抽出するように構成すれば、測定値Ｙ１の出力は大きくならないはずである。
【００７３】
図５の式１４に示すノイズＮｏｉｓｅ１〜Ｎｏｉｓｅ４は無相関と仮定すると、式１６及び式１７に示すように、直交符号系列による全ドライブライン駆動方式は、ノイズの点で、１ドライブごとに駆動する方式よりも有利である。このように、直交符号系列による全ドライブライン駆動方式がＳＮ比（ノイズ）の点で有利になるのは、１回の測定で複数のドライブラインと交差する静電容量のデータを取得しており、符号長分のデータを取得しているので、内積演算した後のＳＮ比を考慮すると、ノイズ成分が小さくなるためと考えられる。また、符号長をＬとすると、ＳＮ比がＬ１／２だけ有利になり、直交符号系列による全ドライブライン駆動方式を大型パネルに適用した時に特に有利となる。
【００７４】
また、差動増幅器により容量差を抽出する差動構成とすると、静電容量の差成分のみを抽出するので、例えば、静電容量成分を２ｐＦとして、容量変化が１０％と仮定すると、０．２ｐＦのみを抽出するので、絶対容量成分が出力されない。このため、相対的に積分容量を小さくする（利得を大きくする）ことができ、ＡＤ変換器への要求仕様を緩和することができる。
【００７５】
図６は、実施の形態の前提となる他のタッチパネルシステム６１の構成を示す模式図である。図７は、タッチパネルシステム６１の課題を説明するためのグラフである。図１を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
【００７６】
タッチパネルシステム６１は、タッチパネル５２とタッチパネルコントローラ６３とを有している。タッチパネルコントローラ６３は、差動増幅器５５を有している。差動増幅器５５は、互いに隣接するセンスラインから出力される線形和出力の差分を増幅する。差動増幅器５５には、互いに隣接するセンスラインにそれぞれ対応する一対の積分容量Ｃｉｎｔが設けられている。図６では、説明の簡単化のため、センスラインＳＬ３、ＳＬ４に結合された差動増幅器５５のみを示している。駆動部５４は、図１に示す駆動部５４と同様に、図２に示される４行×４列のシルベスター法によるアダマール行列に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動する。
【００７７】
本発明者らは、上記構成によりドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動すると、図７に示すように、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を全てＶdriveにより駆動する上記アダマール行列の１回目の駆動時の期間Ｔ１において、差動増幅器５５の出力が２回目以降の駆動時の期間に比べて異常に大きくなって振り切れてしまうという課題を見出した。
【００７８】
図６に示すタッチパネルシステム６１の構成では、上記シルベスター法によるアダマール行列の直交符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動において、駆動部５４はすべてのドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加する。すると、センスラインＳＬ３、ＳＬ４に結合された差動増幅器５５から、下記の式１８で示される線形和出力が出力される。そして、２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ３に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ２及びＤＬ４に−Ｖdriveを印加する。すると、差動増幅器５５から、下記の式１９で示される線形和出力が出力される。
【００７９】
【数３】
0005231605.tif 000004
【００８０】
式１８に示されるように、すべてのドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加すると、センスラインＳＬ４に結合された静電容量からセンスラインＳＬ３に結合された静電容量を減算した値の線形和が差動増幅器５５から出力される。
【００８１】
タッチパネル５２に形成された各静電容量の容量値はすべて同一の値になることを目指して製造されているので、本来各静電容量の容量値はすべて同一の値であるはずであり、タッチパネル５２に指、ペン等がタッチされない状態で、ドライブラインを駆動すると、差動増幅器５５からはゼロが出力されるはずである。
【００８２】
しかしながら、実際には、製造プロセスの影響により、タッチパネル５２に形成される容量値にばらつきが生じる。もし、容量値のばらつきがランダムであれば、加算、減算の組み合わせが多様になって互いにキャンセルされるはずであるから、図７に示すように、ある特定のタイミングの電圧パターンのみが大きくなることはないはずであるが、本発明者らの実験結果によれば、上記アダマール行列の１回目の駆動時の期間Ｔ１においてのみ、差動増幅器５５の出力が異常に大きくなる傾向があり、この傾向は説明がつかない。
【００８３】
センスラインが形成される基板の寄生容量、寄生成分、センスラインの引き回しのパターン等の影響により、センスライン毎の容量は、一定ではなく、ドライブラインの長手方向にある傾きをもって変化しているというセンスライン依存性を有していると考えられる。そして、タッチパネル５２の静電容量がこのようなセンスライン依存性を有していると、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を全てＶdriveにより駆動する上記シルベスター法のアダマール行列の１行目の駆動時の差動増幅器５５の出力が異常に大きくなり得る。実際にタッチパネルを製造して測定してみると、上記現象は往々にして生じる。本発明は、上記課題を解決しようとする側面を有する。
【００８４】
（実施の形態１）
図８は、実施の形態１に係るタッチパネルシステム１の構成を示す模式図である。図１を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
【００８５】
タッチパネルシステム１は、タッチパネル２とタッチパネルコントローラ３とを備えている。タッチパネルコントローラ３は、駆動部４を有している。駆動部４は、図１に示す駆動部５４と同様に、図２の式７に示される４行×４列のシルベスター法によるアダマール行列に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動する。
【００８６】
タッチパネルコントローラ３は、差動増幅器５を有している。差動増幅器５は、互いに隣接するセンスラインから出力される線形和出力の差分を増幅する。差動増幅器５には、互いに隣接するセンスラインにそれぞれ対応する一対の積分容量Ｃｉｎｔが設けられている。図８では、説明の簡単化のため、センスラインＳＬ３、ＳＬ４に結合された差動増幅器５のみを示している。センスラインＳＬ３には、静電容量Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４（複数の第１静電容量）が接続されている。センスラインＳＬ４には、静電容量Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４（複数の第２静電容量）が接続されている。
【００８７】
差動増幅器５は、センスラインＳＬ３に対応する積分容量Ｃｉｎｔに並列に配置された積分容量Ｃｉｎｔ１及びスイッチＳＷを有している。積分容量Ｃｉｎｔ１及びスイッチＳＷは直列に接続されている。センスラインＳＬ４に対応する積分容量Ｃｉｎｔにも同様に積分容量Ｃｉｎｔ１及びスイッチＳＷが配置されている。
【００８８】
タッチパネルコントローラ３には、飽和防止制御部８（飽和防止手段、補正手段）が設けられている。飽和防止制御部８は、互いに隣接するセンスラインから出力される線形和出力による差動増幅器５の飽和を防止するために、駆動部４が４本のドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４にシルベスター法によるアダマール行列からなる直交符号系列に基づいて同一の電圧Ｖdriveを印加して駆動するときに、スイッチＳＷをオンして差動増幅器５の積分容量を２倍にし利得を半分にする。
【００８９】
なお、実施の形態１では、タッチパネル２の静電容量にセンスライン依存性があり、直交符号系列に基づいて同一の電圧Ｖdriveを印加して駆動するときに利得を半分にする例を示したが、本発明はこれに限定されない。タッチパネル２の静電容量にドライブライン依存性があり、Ｍ本のドライブラインのうちの奇数本目のドライブラインに第１電圧を印加し、偶数本目のドライブラインに第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加して駆動するとき、または、［ｘ］をｘの整数部としたときに、駆動部が符号系列に基づいてＭ本のドライブラインのうちの１本目から［Ｍ／２］本目のドライブラインに第１電圧を印加し、［Ｍ／２］＋１本目からＭ本目のドライブラインに第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加して駆動するときに、差動増幅器５の飽和を防止するため、スイッチＳＷをオンして差動増幅器５の積分容量を２倍にし利得を半分にしてもよい。後述する実施の形態も同様である。
【００９０】
なお、厳密には、ドライブライン依存性とセンスライン依存性との双方が存在する場合に、差動増幅器５が飽和する傾向が現れる。図８及び前述した式１９を参照すると、奇数本目のドライブラインに第１電圧を印加し、偶数本目のドライブラインに第１電圧と絶対値が等しく符号が異なる第２電圧を印加して駆動する２nd vectorにより差動増幅器５が飽和傾向になるのは、例えば、
（Ｃ４１−Ｃ３１）＞０、（Ｃ４３−Ｃ３３）＞０、
（Ｃ４２−Ｃ３２）＜０、（Ｃ４４−Ｃ３４）＜０、
であるか、または、
（Ｃ４１−Ｃ３１）＞０、（Ｃ４３−Ｃ３３）＞０、
（Ｃ４２−Ｃ３２）＝０、（Ｃ４４−Ｃ３４）＝０、
である場合である。
【００９１】
これに対して、例えば、
（Ｃ４１−Ｃ３１）＞０、（Ｃ４３−Ｃ３３）＞０、
（Ｃ４２−Ｃ３２）＞０、（Ｃ４４−Ｃ３４）＞０、
である場合は、
式１９に示されるように、（Ｃ４１−Ｃ３１）及び（Ｃ４３−Ｃ３３）と、（Ｃ４２−Ｃ３２）及び（Ｃ４４−Ｃ３４）とがキャンセルされるため、差動増幅器５の飽和傾向は現れない。
【００９２】
上記アダマール行列の１回目の駆動時における差動増幅器５の従来の出力は下記の式２０により表され、本実施の形態での出力は下記の式２１により表される。式２１における最初の式の第１項が、請求項で規定する「第１線形和出力」に相当し、第２項が「第２線形和出力」に相当する。
【００９３】
【数４】
0005231605.tif 000005
【００９４】
差動増幅器５における利得が１／２になったアダマール行列の１回目の駆動時の出力は、図示しない後段の信号処理回路で２倍に増幅されて補償される。
【００９５】
タッチパネルコントローラ３は、キャリブレーション部２０（補正手段）を有している。キャリブレーション部２０は、タッチパネルコントローラ３のキャリブレーション時に差動増幅器５の出力レベルを観測する。飽和防止制御部８は、キャリブレーション部２０の観測結果に基づいて、差動増幅器５の飽和を防止するための上述した動作を実動作時に実行する。
【００９６】
なお、上記では、利得を半分にする例を示したが、本発明はこれに限定されない。差動増幅器５が飽和しないレベルにすることができれば、利得は半分でなくてもよい。
【００９７】
図９は、タッチパネルシステム１のＳＮ比を説明するための図である。図９の式２２に示すノイズＮｏｉｓｅ１〜Ｎｏｉｓｅ４は無相関と仮定すると（利得を下げてもＮｏｉｓｅが変わらない場合）、式２４及び式２５に示すように、実施の形態１に係る直交符号系列による全ドライブライン駆動方式は、ノイズが（７／１６）１／２になる点で、１ドライブごとに駆動する方式よりも有利である。
【００９８】
なお、実施の形態１では、アダマール行列からなる直交符号系列の１行目から順番に駆動する例を示したが、本発明はこれに限定されない。アダマール行列の最後の行から順番に駆動しても良いし、行を任意に並べ替えた順番で駆動しても良い。後述する実施の形態においても同様である。
【００９９】
実施の形態１では、直交符号系列による駆動の例を示したが、本発明はこれに限定されない。直交符号系列以外の符号系列、例えば、Ｍ系列に基づく符号系列によって駆動しても良い。後述する実施の形態も同様である。但し、直交符号系列により駆動すると、Ｍ系列に基づく符号系列によって駆動するよりもＳＮ比が大きくなる利点が得られる。
【０１００】
図１０は、タッチパネルシステム１を駆動するためのＭ系列符号ＭＣ１を示す図である。図１１は、Ｍ系列符号ＭＣ１で駆動した場合に復号するための復号行列ＭＣ２を示す図である。図１２は、測定値と復号行列ＭＣ２との内積をとった結果の行列ＭＣ３を示す図である。
【０１０１】
Ｍ系列符号ＭＣ１は、３１行×３１列の行列であり、Ｍ系列符号ＭＣ１に基づいて３１本のドライブラインが、１ｓｔ  ｖｅｃｔｏｒ〜３１ｓｔ  ｖｅｃｔｏｒにより３１回駆動され、３１個の測定値Ｙ１〜Ｙ３１が得られる。Ｍ系列符号ＭＣ１の要素「１」は、＋Ｖボルトをドライブラインに印加することを意味し、要素「０」は、図１０では「−１」と表記し、−Ｖボルトをドライブラインに印加することを意味する。
【０１０２】
このＭ系列符号ＭＣ１で駆動した場合に復号するための復号行列ＭＣ２は、３１行×３１列の行列であり、測定値Ｙ１〜Ｙ３１と復号行列ＭＣ２との内積をとれば、図１２に示す行列ＭＣ３が得られる。
【０１０３】
測定値のうち、１６個のデータを用いて容量を推定している。信号成分は１６倍、ノイズ成分は、無相関であると仮定すると４倍であり、直交符号系列であるアダマール符号を使った場合では、１６個のｖｅｃｔｏｒを使った場合に相当する。このように、Ｍ系列符号を使用した場合、ｖｅｃｔｏｒ数が３１であるにもかかわらず、アダマール符号の１６個のｖｅｃｔｏｒを使った場合の信号成分及びノイズ成分と同じである。従って、直交符号系列を使用すると、Ｍ系列符号を使用するよりもＳＮ比が大きくなる利点がある。
【０１０４】
（実施の形態２）
図１３は、実施の形態２に係るタッチパネルシステム１Ａの構成を示す模式図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
【０１０５】
タッチパネルシステム１Ａは、タッチパネルコントローラ３Ａを有しており、タッチパネルコントローラ３Ａは、飽和防止制御部８Ａを有している。飽和防止制御部８Ａは、図２の式７に示される４行×４列のシルベスター法によるアダマール行列に基づく４回の駆動のうちの最初の駆動において、電圧Ｖdriveの替わりに（Ｖdrive／２）をドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４に印加するように駆動部４を制御する。
【０１０６】
上記最初の駆動時における差動増幅器５の従来の出力は下記の式２６により表され、本実施の形態での出力は下記の式２７により表される。
【０１０７】
【数５】
0005231605.tif 000006
【０１０８】
このようにアダマール行列に基づく最初の駆動における駆動電圧を下げると、差動増幅器５の飽和を防止することができる。０．５倍の駆動電圧で駆動されたときの差動増幅器５の出力は、図示しない後段の信号処理回路で２倍に増幅されて補償される。
【０１０９】
なお、上記では、ドライブラインの駆動電圧を半分にする例を示したが、本発明はこれに限定されない。差動増幅器５が飽和しないレベルにすることができれば、駆動電圧は半分でなくてもよい。
【０１１０】
（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３に係るタッチパネルシステム１Ｂの構成を示す模式図である。図１５は、タッチパネルシステム１ＢのＳＮ比を説明するための図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
【０１１１】
タッチパネルシステム１Ｂは、タッチパネルコントローラ３Ｂを有しており、タッチパネルコントローラ３Ｂは、飽和防止制御部８Ｂを有している。飽和防止制御部８Ｂは、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４に、図２の式７に示される４行×４列のシルベスター法によるアダマール行列に基づいて同一の電圧を印加して駆動しようとするときに、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ２と、ドライブラインＤＬ３及びＤＬ４とに分割して駆動するように駆動部４を制御する。
【０１１２】
従来は、例えば、上記４行×４列の直交符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、すべてのドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加する。すると、差動増幅器５から、下記の式２８で示される線形和出力が出力される。
【０１１３】
実施の形態３では、まず、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ２に電圧Ｖdriveを印加し、残りのドライブラインＤＬ３及びＤＬ４にゼロボルトを印加して駆動しない。すると、差動増幅器５から、下記の式２９で示される線形和出力が測定値Ｙ１として出力される。そして、ドライブラインＤＬ１及びＤＬ２にゼロボルトを印加して駆動せず、残りのドライブラインＤＬ３及びＤＬ４に電圧Ｖdriveを印加する。すると、差動増幅器５から、下記の式３０で示される線形和出力が測定値Ｙ１´として出力される。
【０１１４】
【数６】
0005231605.tif 000007
【０１１５】
このようにアダマール行列に基づく最初の駆動において駆動するドライブラインを分割すると、差動増幅器５の飽和を防止することができる。分割して駆動されたときの差動増幅器５の分割された出力は、図示しない後段の信号処理回路で加算されて補償される。
【０１１６】
図１５の式３１に示すノイズＮｏｉｓｅ１、１´、２〜４は無相関と仮定すると、式３３及び式３４に示すように、実施の形態３に係る直交符号系列による全ドライブライン駆動方式は、ノイズが１ドライブごとに駆動する方式の（５／１６）１／２になる点で、１ドライブごとに駆動する方式よりも有利である。
【０１１７】
（実施の形態４）
図１６は、実施の形態４に係るタッチパネルシステム１Ｃの構成を示す模式図である。図１７は、タッチパネルシステム１ＣのＳＮ比を説明するための図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
【０１１８】
前述した実施の形態では、アダマール行列による直交符号系列に基づいてドライブラインを駆動して静電容量値を求めていたが、アダマール行列でなくても、ドライブラインを駆動して静電容量値を求めることができる。
【０１１９】
タッチパネルシステム１Ｃは、タッチパネルコントローラ３Ｃを有しており、タッチパネルコントローラ３Ｃは、飽和防止制御部８Ｃを有している。飽和防止制御部８Ｃは、図２の式７に示すシルベスター法によるアダマール行列の１行３列目の「１」を「０」で置き換え、且つ、１行４列目の「１」を「０」で置き換えた図１４の式３７に示す４行×４列の行列に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動するように駆動部４を制御する。
【０１２０】
最初の駆動における差動増幅器５の従来の出力は下記の式３５により表され、実施の形態４に係る差動増幅器５から出力される測定値Ｙ１は下記の式３６により表される。
【０１２１】
【数７】
0005231605.tif 000008
【０１２２】
図１７の式３７に示される実施の形態４に係る測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４に、式３８に示す行列演算を実施すると、式３９に示すように、容量値Ｃ１〜Ｃ４を算出することができる。
【０１２３】
行列の１行目に基づいて、削減されたドライブラインにより駆動されたときの差動増幅器５の出力は、図示しない後段の信号処理回路による信号処理時に補償される。
【０１２４】
図１７の式４０に示すノイズＮｏｉｓｅ１〜４は無相関と仮定すると、式４２及び式４３に示すように、実施の形態４に係る直交符号系列による全ドライブライン駆動方式は、ノイズが１ドライブごとに駆動する方式の（６／１６）１／２または（１０／１６）１／２になる点で、１ドライブごとに駆動する方式よりも有利である。
【０１２５】
図１８は、実施の形態４に係る他のタッチパネルシステム１Ｄの構成を示す模式図である。図１９は、タッチパネルシステム１ＤのＳＮ比を説明するための図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
【０１２６】
「ライン依存性」は、センスラインに依存して異なる容量値となる「センスライン依存性」という傾向の他、ドライブラインに依存して異なる容量値となる傾向を示す「ドライブライン依存性」という現象がある。例えば、製造プロセスの影響により、奇数本目のドライブラインと偶数本目のドライブラインとで容量値に異なる傾向が現れる場合がある。このようなタッチパネルでは、図２の式７に示すアダマール行列の２行目の（１、−１、１、−１）により駆動したときに、差動増幅器５５の出力が異常に大きくなって振り切れてしまうという問題が生じる。
【０１２７】
この場合は、図２の式７に示すアダマール行列の２行３列目の「１」を「０」で置き換え、且つ、２行４列目の「−１」を「０」で置き換えた図１９の式４６に示す行列に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動するように駆動部４を制御する飽和防止制御部８Ｄをタッチパネルコントローラ３Ｄに設ければよい。
【０１２８】
アダマール行列の２行目の駆動による差動増幅器５の従来の出力は下記の式４４により表され、図１９の式４６に示す４行×４列の行列に基づいて図１８に示す差動増幅器５から出力される測定値Ｙ２は下記の式４５により表される。
【０１２９】
【数８】
0005231605.tif 000009
【０１３０】
図１９の式４６に示される実施の形態４に係る測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４に、式４７に示す行列演算を実施すると、式４８に示すように、容量値Ｃ１〜Ｃ４を算出することができる。
【０１３１】
行列の２行目に基づいて、削減されたドライブラインにより駆動されたときの差動増幅器５の出力は、図示しない後段の信号処理回路による信号処理時に補償される。
【０１３２】
また、Ｍ本のドライブラインのうち、”１〜Ｍ／２本目（左半分）まで”と”（Ｍ／２＋１）本目からＭ本目（右半分）まで”にライン依存性があると、”１、１、１、…、１（Ｍ／２番目）、−１、−１、…、−１”という電圧を印加して駆動する場合に、信号が飽和しやすくなる。
【０１３３】
例えば、４本のドライブラインのうち、１本目及び２本目と、３本目及び４本目との間にライン依存性があると、”１、１、−１、−１” という電圧を印加して駆動する場合に、信号が飽和しやすくなる。
【０１３４】
この場合は、図２の式７に示すアダマール行列の３行３列目の「−１」を「０」で置き換え、且つ、３行４列目の「−１」を「０」で置き換えた行列に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動すればよい。
【０１３５】
（実施の形態５）
図２０は、実施の形態５に係るタッチパネルシステムを駆動するための符号系列を説明するための図であり、（ａ）は従来の駆動方法を示し、（ｂ）は実施の形態５に係る駆動方法を示す。
【０１３６】
前述した実施の形態１〜４では、４行×４列のシルベスター法によるアダマール行列による駆動を例に挙げて説明したが、３行×３列の行列により駆動してもよい。しかしながら、図２０（ａ）の式５３に示す３行×３列の行列のように、センスライン依存性があり、すべての要素が「１」である行が存在すると、前述したように差動増幅器の出力が異常に大きくなって振り切れてしまうという問題が生じる。
【０１３７】
そこで、図２０（ｂ）の式５６に示す３行×３列の行列のように、すべての要素が「１」であって差動増幅器が飽和するパターンが現れない行列を採用してドライブラインを駆動する。
【０１３８】
また、奇数本目のラインと偶数本目のラインとにドライブライン依存性があり、要素が「１、−１、１」であると、差動増幅器の出力が異常に大きくなって振り切れてしまう場合は、要素が「１、−１、１」であって差動増幅器が飽和するパターンが現れない行列を採用してドライブラインを駆動すればよい。
【０１３９】
さらに、ドライブラインの右半分と左半分とにドライブライン依存性が有る場合の構成を説明する。［ｘ］をｘの整数部としたときに、Ｍ本のドライブラインのうちの１本目から［Ｍ／２］本目のドライブラインと、［Ｍ／２］＋１本目からＭ本目のドライブラインとにドライブライン依存性があり、符号系列の１番目から［Ｍ／２］番目の要素が「１」であり、［Ｍ／２］＋１番目からＭ番目の要素が「−１」であると、差動増幅器の出力が異常に大きくなって振り切れてしまう。この場合は、１番目から［Ｍ／２］番目の要素が「１」であり、［Ｍ／２］＋１番目からＭ番目の要素が「−１」であって差動増幅器が飽和するパターンが現れない行列を採用してドライブラインを駆動すればよい。
【０１４０】
（実施の形態６）
図２１は、実施の形態６に係るタッチパネルシステム１Ｅの構成を示す模式図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
【０１４１】
タッチパネルシステム１Ｅは、タッチパネルコントローラ３Ｅを有しており、タッチパネルコントローラ３Ｅは、センスラインＳＬ３に結合された静電容量Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４の容量値とセンスラインＳＬ４に結合された静電容量Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４の容量値との容量差を補正するために差動増幅器５のセンスラインＳＬ４側に結合された補正回路７を有している。
【０１４２】
補正回路７は、差動増幅器５のセンスラインＳＬ４側の入力端子に接続された補正容量Ｃｃａｌを有している。補正容量Ｃｃａｌの差動増幅器５と反対側の端子には、図示しないＤＡ変換器により生成された補正電圧Ｖｃａｌが印加される。
【０１４３】
タッチパネルコントローラ３Ｅは、キャリブレーション部２０を有している。キャリブレーション部２０は、タッチパネルコントローラ３Ｅのキャリブレーション時に差動増幅器５の出力レベルを観測し、この観測結果に基づいて、補正回路７を調整する。キャリブレーション部２０は、補正電圧Ｖｃａｌを一定にして補正容量Ｃｃａｌの容量値を離散的に変化させることにより補正回路７を調整する。キャリブレーション部２０は、補正容量Ｃｃａｌの容量値を一定にして補正電圧Ｖｃａｌを離散的に変化させることにより補正回路７を調整してもよい。キャリブレーション部２０は、補正容量Ｃｃａｌの容量値と補正電圧Ｖｃａｌとの双方を変化させて補正回路７を調整してもよい。
【０１４４】
タッチパネルコントローラ３Ｅは、相殺制御部９（相殺手段、補正手段）を有している。相殺制御部９は、実作動時において、駆動部４が４本のドライブラインに直交符号系列に基づいて同一の電圧を印加して駆動するときに、補正回路７をアクティブにする。
最初の駆動における差動増幅器５の従来の出力は下記の式５９により表され、実施の形態６に係る補正回路７が結合された差動増幅器５から出力される測定値Ｙ１は下記の式６０により表される。
【０１４５】
【数９】
0005231605.tif 000010
【０１４６】
（実施の形態７）
図２２は、実施の形態７に係るタッチパネルシステム１を備えた携帯電話機１０（電子機器）の構成を示すブロック図である。携帯電話機１０は、ＣＰＵ１３と、ＲＡＭ１５と、ＲＯＭ１４と、カメラ１６と、マイクロフォン１７と、スピーカ１８と、操作キー１９と、表示パネル１１と、表示制御回路１２と、タッチパネルシステム１とを備えている。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
【０１４７】
ＣＰＵ１３は、携帯電話機１０の動作を制御する。ＣＰＵ１３は、たとえばＲＯＭ１４に格納されたプログラムを実行する。操作キー１９は、携帯電話機１０のユーザによる指示の入力を受ける。ＲＡＭ１５は、ＣＰＵ１３によるプログラムの実行により生成されたデータ、または操作キー１９を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ１４は、データを不揮発的に格納する。
【０１４８】
また、ＲＯＭ１４は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なＲＯＭである。なお、図１９には示していないが、携帯電話機１が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス（ＩＦ）を備える構成としてもよい。
【０１４９】
カメラ１６は、ユーザの操作キー１９の操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、ＲＡＭ１５や外部メモリ（たとえば、メモリカード）に格納される。マイクロフォン１７は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機１０は、当該入力された音声（アナログデータ）をデジタル化する。そして、携帯電話機１０は、通信相手（たとえば、他の携帯電話機）にデジタル化した音声を送る。スピーカ１８は、たとえば、ＲＡＭ１５に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。
【０１５０】
タッチパネルシステム１は、タッチパネル２とタッチパネルコントローラ３とを有している。ＣＰＵ１３は、タッチパネルシステム１の動作を制御する。ＣＰＵ１３は、例えばＲＯＭ１４に記憶されたプログラムを実行する。ＲＡＭ１５は、ＣＰＵ１３によるプログラムの実行により生成されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ１４は、データを不揮発的に格納する。
【０１５１】
表示パネル１１は、表示制御回路１２により、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５に格納されている画像を表示する。表示パネル１１は、タッチパネル２に重ねられているか、タッチパネル２を内蔵している。
【０１５２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、複数のドライブラインを並列駆動して、マトリックス状に構成された静電容量を推定または検出するタッチパネルコントローラ、及びこれを用いた電子機器に利用することができる。また本発明は、指紋検出システムに適用することもできる。
【符号の説明】
【０１５４】
１  タッチパネルシステム
２  タッチパネル
３  タッチパネルコントローラ
４  駆動部
５  差動増幅器
７  補正回路
８  飽和防止制御部（飽和防止手段、補正手段）
９  相殺制御部（相殺手段、補正手段）
１０  携帯電話機（電子機器）
１１  表示パネル
２０  キャリブレーション部（補正手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005231605.tif 000020
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005231605.tif 000023
【図１４】
0005231605.tif 000024
【図１５】
0005231605.tif 000025
【図１６】
0005231605.tif 000026
【図１７】
0005231605.tif 000027
【図１８】
0005231605.tif 000028
【図１９】
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【図２０】
0005231605.tif 000030
【図２１】
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【図２２】
0005231605.tif 000032
【図２３】
0005231605.tif 000033
【図２４】
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